CN202871941U

CN202871941U - 金属空气电池

Info

Publication number: CN202871941U
Application number: CN201220443928.3U
Authority: CN
Inventors: 刘伟春; 刘鹏飞; 许文
Original assignee: BEIJING JIUNENG JINGTONG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING JIUNENG JINGTONG NEW ENERGY TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-08-31
Filing date: 2012-08-31
Publication date: 2013-04-10
Anticipated expiration: 2022-08-31

Abstract

本实用新型提供一种金属空气电池，包括至少一个金属空气电池单元，金属空气电池单元包括空气正极、金属负极、电池壳体和与电池壳体可拆卸配合设置的上盖，金属负极包括负极板和设置在负极板上方的负极板引出耳，负极板外套设有隔膜袋，电池壳体内侧固定有负极卡座，套设有隔膜袋的负极板通过负极板引出耳与负极卡座的卡接活动插设在电池壳体中，电池壳体具有与金属负极相适应的容置空腔，且与负极板相对的两个侧壁形成空气正极，空气正极内侧靠近隔膜袋，外侧与大气连通电池壳体上两个相对、且与负极板平行的侧壁中嵌设有空气正极，空气正极一侧靠近隔膜袋，另一侧与大气连通。本实用新型克服了现有技术的诸多缺点，实现了负极更换便捷的优点。

Description

金属空气电池

技术领域

本实用新型涉及电化学技术，尤其涉及一种金属空气电池。

背景技术

发展电动汽车是提高国家汽车产业竞争力，保障能源安全和发展低碳经济的重要途径，未来将是电动汽车研发与产业化的战略机遇期。我国发布实施新的电动汽车发展战略，强调新体系电池高稳定性、高安全性、高耐久性、低成本，保证电堆在高电流密度下的均匀性，提高功率密度，进一步增强环境适应能力。

金属空气电池比能量高，工作电压平稳、容量大、无污染、原材料来源丰富、价格低廉，适应国家新能源体系产业需求。与二次电池不同，金属空气电池放电后需要更换负极材料，通常是机械更换负极，被更换下来的负极在电池体外完成能量补充。因此金属空气电池单体设计上需考虑机械更换负极是否方便，机械更换的重复性、一致性，密封性，连接可靠性，才能保证电池堆每个电池单体电池输出电性能一致性，电池堆在高电流密度下正常工作。

另外，将能够稳定输出的电池单体通过适当的方式组设成电池组，可以供大型车辆或设备的动能输出，成为动力型电池组，此时其尽可能紧凑、合理的组设结构，也对电池的安装和正常工作起到重要的作用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对上述动力性金属空气电池需频繁更换负极的问题，提出一种金属空气电池，以实现负极更换方便的优点。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种金属空气电池，包括至少一个金属空气电池单元，所述金属空气电池单元包括空气正极、金属负极、电池壳体和与电池壳体可拆卸配合设置的上盖，

所述金属负极包括负极板和设置在负极板上方的负极板引出耳，所述负极板外套设有隔膜袋，

所述电池壳体内侧固定有负极卡座，套设有隔膜袋的负极板通过负极板引出耳与负极卡座的卡接活动插设在电池壳体中；

所述电池壳体具有与金属负极相适应的容置空腔，且与负极板相对的两个侧壁形成空气正极，所述空气正极内侧靠近隔膜袋，外侧与大气连通。

进一步地，电池壳体位于空气正极的外部设置有加强筋。

进一步地，所述电池壳体与上盖间卡接。

进一步地，所述电池壳体与上盖间采用密封圈密封，所述密封圈为异型密封圈，所述密封圈为氟橡胶圈。

进一步地，所述电池壳体外侧设置有与空气正极连接的正极引出螺栓；所述电池壳体上穿设有负极引出螺栓，所述负极引出螺栓与负极卡座连接。

进一步地，所述负极引出螺栓和/或正极引出螺栓为表面镀镍的黄铜螺柱，所述黄铜的洛氏硬度为HRC59—HRC62。

进一步地，所述负极引出螺栓与负极卡座焊接，所述负极卡座与负极引出螺栓焊缝处抗剪强度≥100N。

进一步地，所述焊接采用的焊机为可在1/100秒内，产生1000焦耳以上热量的螺柱焊机。

进一步地，所述负极卡座为开口收紧的U形弹性金属片。所述负极卡座为开口收紧的U形铍青铜片。

进一步地，所述负极板为采用粉状、丝状、板状和膏状金属形成的盒式或板式负极板，所述负极板引出耳为镀铬的铜片。

进一步地，所述上盖上设置有至少一个与电池壳体内部相通的透气孔，所述透气孔中设置有透气垫，所述透气垫为氟橡胶透气垫。

进一步地，所述金属负极为多个，各金属负极并联。

进一步地，所述金属空气电池由多个所述金属空气电池单元以串联方式组合而成，相邻两个金属空气电池单元之间通过S形连接片连接，该S形连接片的两端分别连接于相邻两个所述金属空气电池单元的负极引出螺栓和正极引出螺栓。本实用新型金属空气电池与现有金属空气电池相比较具有电池负极更换方便的优点：金属空气电池单元的电池壳体与上盖可拆卸连接，且金属负极通过负极板引出耳与负极卡座的卡接活动插设在电池壳体中，在每次金属负极放电后，开启上盖，将金属负极取出，更换具有电能的金属负极，更换的具有电能的金属负极可以是新的金属负极或恢复电能（体外充电）的放电后金属负极，整个金属负极更换过程简单、易行。

此外，电池壳体与上盖间采用密封圈密封，有效减少或杜绝了电解液泄露的发生，使金属空气电池的密封性能大大提高。当电池单元为多个时，相邻两个所述金属空气电池单元间的负极引出螺栓与正极引出螺栓通过S形连接片活动连接，实现各金属空气电池单元的错位连接，从而实现电池组合。

附图说明

图1为本实用新型实施例1提供的金属空气电池的立体图；

图2为图1的主视图；

图3为图1的左视图；

图4为图1的俯视图；

图5为图3的A区放大图；

图6为金属空气电池单元分解示意图；

图7为图1中S形连接片结构示意图。

具体实施方式

实施例1

图1为本实用新型实施例1提供的金属空气电池的立体图；图2为图1的主视图；图3为图1的左视图；图4为图1的俯视图；图5为图3的A区放大图；图6为金属空气电池单元分解示意图；图7为图1中S形连接片结构示意图。

本实施例公开了一种金属空气电池，可用于纯电动车能源。如图1-6所示，该金属空气电池包括十二个金属空气电池单元，实际应用中，可适当增减空气电池单元的数量以满足用电电器的需求。该金属空气电池单元包括空气正极1、金属负极、电池壳体3和与电池壳体3可拆卸配合设置的上盖4。

本实施例中电池壳体3与上盖4间卡接，以实现两者间的可拆卸配合设置。具体地，电池壳体3开口端外壁上设置有4—10个凸起，上盖4内侧设置有与这些凸起配合的凹槽，凸起和凹槽对合实现电池壳体3与上盖4的锁紧固定。此外，为了保证金属空气电池的密封性能，电池壳体3与上盖4间采用密封圈10密封，该密封圈10为氟橡胶圈异型密封圈，可以理解其他具有耐酸碱性能的橡胶圈均可作为该金属空气电池的密封圈。电池壳体3与上盖4之间机械锁紧时，压缩密封圈10，保持密封圈10弹性压缩变形量10%—50%，密封圈10的密封可有效防止电池电解液渗漏。为了及时将电池放电时产生的气体排出，保证电池壳体3内的气压稳定，该金属空气电池的上盖4上还设置有两个与电池壳体3内部相通的透气孔13，两个透气孔中分别设置有氟橡胶透气垫14。

金属负极包括负极板2和设置在负极板2上方的负极板引出耳5，负极板2外套设有隔膜袋6。本实施例中负极板引出耳5为镀铬的铜片。负极板2为采用粉状金属锌形成的板式负极板。该金属空气电池壳的一个金属空气电池单元包括两个金属负极，两个金属负极并联。

电池壳体3内侧螺纹固定有负极卡座7，该负极卡座7为开口收紧的U形弹性金属片，具体的，负极卡座7为开口收紧的U形铍青铜片，在负极板引出耳5反复插拔后，该U形弹性金属片均不易发生变形，有效保证其工作的重复性。套设有隔膜袋6的负极板2通过负极板引出耳5与负极卡座7的卡接活动插设在电池壳体3中；即负极卡座7实现金属负极的锁紧和活动插拔。

电池壳体3具有与金属负极相适应的容置空腔，且与负极板2相对的两个侧壁形成空气正极1，所述空气正极1内侧靠近隔膜袋6，外侧与大气连通。为了增强电池壳体3的工作强度，本实施例中电池壳体3位于空气正极1的外部设置有加强筋8。

电池壳体3外侧设置有与空气正极1连接的正极引出螺栓11，具体的所述正极引出螺栓11与空气正极1间重叠挤压式接触，且通过螺纹锁紧连接；位于正极引出螺栓11下方的电池壳体3上穿设有负极引出螺栓9，负极引出螺栓9与负极卡座7焊接，负极卡座7、负极板引出耳5和负极板2间为导电连接。负极卡座7与负极引出螺栓9焊缝处抗剪强度≥100N。上述焊接采用的焊机为可在1/100秒内，产生1000焦耳以上热量的螺柱焊机。负极引出螺栓9穿出电池壳体3的部分还套设有垫圈12。负极引出螺栓9和正极引出螺栓11为表面镀镍的黄铜螺柱，该黄铜的洛氏硬度为HRC59—HRC62。

本实施例中金属空气电池由十二个上述金属空气电池单元以串联方式组合而成，相邻两个金属空气电池单元之间通过S形连接片连接，具体结构如图7所示，该S形连接片的两端分别连接于相邻两个所述金属空气电池单元的负极引出螺栓9和正极引出螺栓11。S形连接片连接实现了多个金属空气电池单元串联。S形连接片活动连接也实现了金属空气电池单元的快速组合，该组合方式灵活方便；S形连接片活动连接可根据不同电压等级需求任意组合金属空气电池单元，达到高功率输出和较长续驶里程要求，满足电动车能源需求。此外，相比软金属线连接，采用S形连接片连接金属空气电池单元，还具有横截截面积大，接触电阻减小的优点。

本实用新型空气电池中负极更换方法如下：金属空气电池的金属负极放电后，首先开启上盖4，将放电后的金属负极的负极板引出耳5自负极卡座7中拔出，然后向负极卡座7中插入具有电能的金属负极，具有电能的金属负极可以是新的金属负极或恢复电能（体外充电）的放电后的金属负极，最后盖紧上盖4，即完成金属空气电池中负极的更换。

本实施例金属空气电池单元结构上充分考虑空气电池需经常更换负极的特性，设置了电池壳体和与电池壳体可拆卸配合设置的上盖，并通过氟橡胶圈密封圈进行密封，实现电池壳体与上盖间锁紧的同时有效防止电解液颠簸振动产生渗漏。金属空气电池单元内固定有负极卡座负极板插拔设置在负极卡座中，实现金属负极的锁紧和活动插拔。

本实用新型金属空气电池不局限于上述实施例所描述的技术方案，金属空气电池单元个数、连接方式的改变均落在本实用新型的保护范围内。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

Claims

1.一种金属空气电池，其特征在于，包括至少一个金属空气电池单元，所述金属空气电池单元包括空气正极、金属负极、电池壳体和与电池壳体可拆卸配合设置的上盖，

所述金属负极包括负极板和设置在负极板上方的负极板引出耳，所述负极板外套设有隔膜袋；

2.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述电池壳体位于空气正极的外部设置有加强筋。

3.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述电池壳体与上盖间卡接。

4.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述电池壳体与上盖间采用密封圈密封，所述密封圈为异型密封圈，所述密封圈为氟橡胶圈。

5.根据权利要求1或2所述金属空气电池，其特征在于，所述电池壳体外侧设置有与空气正极连接的正极引出螺栓；所述电池壳体上穿设有负极引出螺栓，所述负极引出螺栓与负极卡座连接。

6.根据权利要求5所述金属空气电池，其特征在于，所述负极引出螺栓与负极卡座焊接，所述负极卡座与负极引出螺栓焊缝处抗剪强度≥100N。

7.根据权利要求6所述金属空气电池，其特征在于，所述焊接采用的焊机为可在1/100秒内，产生1000焦耳以上热量的螺柱焊机。

8.根据权利要求5所述金属空气电池，其特征在于，所述负极引出螺栓和/或正极引出螺栓为表面镀镍的黄铜螺柱，所述黄铜的洛氏硬度为HRC59-HRC62。

9.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述负极卡座为开口收紧的U形弹性金属片。

10.根据权利要求9所述金属空气电池，其特征在于，所述负极卡座为开口收紧的U形铍青铜片。

11.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述负极板为采用粉状、丝状、板状和膏状金属形成的盒式或板式负极板，所述负极板引出耳为镀铬的铜片。

12.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述上盖上设置有至少一个与电池壳体内部相通的透气孔，所述透气孔中设置有透气垫，所述透气垫为氟橡胶透气垫。

13.根据权利要求1所述金属空气电池，其特征在于，所述金属负极为多个，各金属负极并联。

14.根据权利要求5所述金属空气电池，其特征在于，所述金属空气电池由多个所述金属空气电池单元以串联方式组合而成，相邻两个金属空气电池单元之间通过S形连接片连接，该S形连接片的两端分别连接于相邻两个所述金属空气电池单元的负极引出螺栓和正极引出螺栓。